Erweiterungen für BPEL (BPEL4People, BPELJ, II4BPEL) SEMINARARBEIT

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1 Erweiterungen für BPEL (BPEL4People, BPELJ, II4BPEL) SEMINARARBEIT Im Rahmen des Seminars "Business Process Management und Workflow-Technologie" vorgelegt am Lehrstuhl für Datenbanken und Informationssysteme Prof. Dr. Klaus Küspert Friedrich-Schiller-Universität Jena Betreuer: Matthias Liebisch David Wiese von Christoph Schulz Flemminger Weg 6A Naumburg 6. Fachsemester Wirtschaftsinformatik Matrikelnummer: Jena, 15. Juli 2009

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Workflow Management und BPEL Erweiterungen von BPEL BPEL4People Allgemeines Generic Human Roles Process Initiator Process Stakeholder Business Administrator Logical People Groups People Activity Scheduled Actions Ausblick II4BPEL Allgemeines Anwendung und Aufbau II4BPEL am Beispiel Ausblick BPEL-J Allgemeines BPELJ - ein Beispiel Snippets Conditions und Correlations Scheduled Actions Faults und Exceptions Ausblick Ausblick Literaturverzeichnis... III II

3 1 Einführung Die vorliegende Arbeit stellt die wichtigsten und größten derzeitig genutzten Erweiterungen für die Business Process Execution Language (BPEL) im Einzelnen vor und gibt einen kurzen Einblick in die Funktionsweise der einzelnen Erweiterungen. Des Weiteren werden die Gründe für die Entwicklung der Erweiterungen sowie deren Geschichte in den letzten Jahren geschildert und aufgezeigt, warum und welche Standards für die Entwicklung dieser eingeführt wurden. Kapitel 2 zeigt die Merkmale und Eigenschaften eines Workflow-Management Prozesses auf und veranschaulicht die grundlegenden Prinzipien von BPEL (siehe [BPEL]) und dessen Funktionsweise. Im Abschnitt 3 werden die BPEL-Erweiterungen BPEL4People, II4BPEL und BPELJ vorgestellt und in den Kapiteln 4 bis 6 näher erläutert. Schlussendlich wird im 7. Kapitel das Thema BPEL im Rahmen von Services zusammenfassend aufgegriffen und ein Ausblick mit zusätzlichen Erweiterungen vorgestellt. 2 Workflow Management und BPEL Als Workflow-Management wird die informationstechnische Unterstützung und Automatisierung von Geschäftsprozessen bezeichnet und ist gekennzeichnet durch die fundamentale Aufgabe definiert, auf Basis einer bestimmten Spezifikation für ein reibungsloses Fortschreiten von Arbeitsabläufen zu sorgen, welche mit IT-Systemen unterstützt werden. Kurz gesagt ist Workflow- Management eine Möglichkeit das Geschäftsprozessmanagement technologisch zu unterstützen. Die Business Process Execution Laguage (BPEL) oder auch Business Process Execution Language for Web-Services (WS-BPEL) ist eine XML-basierte Sprache (Extensible Markup Language) zur Definition von Geschäftsprozessen. Im Folgenden wird der Begriff BPEL synonym für beide Begriffe genutzt Zudem wird BPEL vorwiegend zum Implementieren von Prozessen verwendetet. Im Gegensatz dazu modellieren Workflows diese Prozesse. BPEL ist dadurch universell in der Implementierung von Geschäftsprozessen einsetzbar und greift auf einen Standard zurück. Zurzeit liegt dieser in der Version 2.0 vor. Der BPEL-Standard wurde von der Organization for the Advancement of Stuctured Information Standards (OASIS) im April 2007 veröffentlicht und gilt bis Dato als Standard für BPEL-Prozesse. Die Syntax besteht im Wesentlichen aus den Elementen der Programmiersprachen XLANG und WSFL. Die Aktivitäten der abgebildeten Geschäftsprozesse werden durch Web-Services implementiert. Zentraler Gegenstand der im Jahre 2002 von IBM, BEA Systems und Microsoft eingeführten Sprache ist die Orchestrierung von Web-Services. Sie vereint die Kerne der kalkülbasierten Sprache XLANG von Microsoft und der graph-basierten Sprache WSFL (Web-Services Flow Language) von IBM. 1

4 Eines der wichtigsten Elemente in BPEL ist das Konzept des partnerlinks. Dieses erlaubt es Definitionen anderer Services zu nutzen und zwischen den Services Informationen auszutauschen. Weiterhin können über invoke und activate Prozesse in anderen WebServices angesteuert, gestartet und auf eine Rückgabe gewartet werden. Hier richtet sich das Augenmerk auf die maschinelle Koordination und den reinen Datenaustausch zwischen den Services. 3 Erweiterungen von BPEL Die BPEL-Spezifikation ist durch die Interaktion der BPEL-Prozesse ohne Beachtung von Bedingungen und zugrunde liegenden Handlungs- und Verhaltensweisen zwischen den Web-Services definiert. An diesem Punkt knüpft ein Großteil der Erweiterungen an. Als zentral ist der Aspekt der Individualisierung der nutzbaren BPEL-Produkte zu sehen. In den folgenden Artikeln werden drei ausgewählte Erweiterungen vorgestellt. In Kapitel 4 wird das auf menschlichen Interaktionen basierende Konzept BPEL4People 1, in Kapitel 5 eine SQL-Erweiterung und im 6. Kapitel ein um Java erweitertes BPEL vorgestellt (II4BPEL 2 und BPELJ 3 ). Zentral stellt sich die Frage nach der Bedeutung und der Nutzbarkeit solcher Erweiterungen. In diesem Kontext ist es zwingend zu wissen, dass die BPEL-Spezifikation nicht alle Blickwinkel des BPM berücksichtigt und die reine Implementierungsebene darstellt. Es werden keine abstrakten, nicht ausführbaren Prozesse modelliert, sondern lauffähige WebServices. Ein weiterer nicht von der Hand zu weisender Kritikpunkt an BPEL ist die fehlende Interaktion des Menschen mit den Prozessen bzw. des WebServices. Zudem bietet die aktuelle Spezifikation nur ein begrenztes Portfolio an möglichen umsetzbaren Berechnungen und Zugriffsmöglichkeiten an Datenbanken. Ohne diese Erweiterungen müssten die Lösungen durch zum Teil umständliche zusätzliche WebServices implementiert werden. 4 BPEL4People 4.1 Allgemeines BPEL4People ist eine Erweiterung vom BPEL um rollenbasierte menschliche Interaktionen zwischen Mensch und WebServices. Es wurde im Jahre 2005 von der IBM und der SAP entwickelt und stellt derzeit eine der bedeutendsten Erweiterungen auf dem Markt dar. In ihr werden die fehlenden Rollen und Interaktionen des Menschen im Business Process formuliert. BPEL4People steht im Kontext der WebService-Sprachen neben den WS-HumanTask (siehe [WS-HT]). BPEL4People repräsentiert die konkrete Einbindung der menschlichen Interaktionen im Geschäftsprozess, wobei 1 Ein um menschliche Interaktionen erweitertes BPEL (siehe Kapitel 4 - Vgl. [BPEL4P01]) 2 Information Integration for BPEL (siehe Kapitel 5 - Vgl. [II4BPEL]) 3 BPEL for Java (siehe Kapitel 6 - Vgl. [BPELJ01]) 2

5 WS-HumanTask durch die abstrakte Beschreibung von menschlichen Interaktionen sowie den Zugriff darauf definiert ist wurde BPEL4People erstmalig durch ein gleichnamiges Whitepaper (Vgl. [BPEL4P02]) thematisiert. In diesem ist das Fehlen von menschlichen Interaktionen im BPEL-Standard zu einem ernsten Problem stilisiert worden. Derzeit ist das Einbinden von menschlichen Interaktionen nur durch proprietäre BPEL4People-konforme Erweiterungen in der jeweiligen Entwicklungsumgebung möglich. Bei einem aktuellen Start eines BPEL-Prozesses müssen alle Input-Parameter im Vorfeld bekannt sein. Sind diese im Prozessschritt nicht bekannt, können diese nicht beim Benutzer nachgefragt werden. Somit werden primär vollautomatisierte Prozesse unterstützt, welche aber in der Regel kaum vorkommen. Eine Einigung zwischen SAP, IBM und der OASIS 4 ist auch in der neusten und aktuellsten Standardisierung von BPEL4WS zu WS-BPEL 2.0 im April 2007 nicht erzielt worden. BPEL4People nutzt die Spezifikation der WS-HumanTask (siehe [WS-HT]) um das Einbinden der Menschen in den Prozess des WebServices zu beschreiben und regelt das Wie und den Rahmen dessen. Neben den Standards in WS-BPEL 2.0 wurde BPEL, mit der Erweiterung BPEL4People, um die schon genannte people activity ergänzt. Des Weiteren ist BPEL4People als Kompositionsmodell in der Lage, menschliche Aufgaben zu koordinieren und zu beschreiben und ermöglicht es zudem, auf den Kontext eines Prozesses sowie dessen Zustand im Lifecycle Einfluss zu nehmen und zu steuern. Es ist nun außerdem möglich zeitliche Restriktionen zu definieren und zu realisieren. Dadurch wird dem involvierten Menschen ein Zeitfenster zum reagieren eingeräumt in dem er auf einen spezifischen Prozess einwirken kann. Überdies ist der Akteur in der Lage auf den Prozesskontext zuzugreifen und kann daraus bspw. Informationen über vorangegangene Bearbeiter des Prozesses und dessen Instanzen erhalten. Nebenbei sind jetzt mit BPEL4People bestimmte Interaktionsmuster wie z.b. das Vier-Augen-Prinzip realisierbar. Zudem kann BPEL4People über extension points erweitert werden. 4.2 Generic Human Roles Seit der BPEL-Erweiterung BPEL4People ist es möglich, rollenbasierte menschliche Interaktionen zu definieren. Dieser Abschnitt stellt die einzelnen Rollen vor, die es neben den People Groups geben kann. Grundlegend unterscheidet man bei den Generic Human Roles zwischen den Process Initiator, Process Stakeholder und den Business Administrator Process Initiator Der Process Initiator ist diejenige Person, die einen bestimmten BPEL-Prozess triggert. Durch sie wird der Prozess angestoßen und initiiert. Der Process Initiator ist elementar für den Prozess und muss zwingend vor Beginn des Prozesses festgelegt sein. Somit ist in der Regel die auslösende Person 4 3

6 der Process Initiator, sofern es nicht anders explizit definiert wurde. Zudem kann dieser von einem anderen Prozess überschrieben werden und ist somit als Default-Wert anzusehen, wenn kein Wert übergeben bzw. weiter definiert wurde. Es können auch mehrere Personen als Initiator definiert werden Process Stakeholder Der Process Stakeholder ist diejenige Person, die den eigentlichen Einfluss auf den aktuellen Prozess und dessen Instanz hat. Er steuert und beeinflusst seine Arbeit im Rahmen der definierten Möglichkeiten und ist somit direkt mit dem Prozess verknüpft. Ähnlich zum Process Initiator wird der Stakeholder explizit definiert oder aber implizit wenn nicht definiert aus dem Process Initiator abgeleitet. Somit kann auch ein Process Initiator ein Stakeholder sein. Analog zum Initiator sind die vordefinierten Werte als Default-Werte anzusehen Business Administrator Der Business Administrator ist eine people activity, die auf alle Instanzen eines definierten Prozesses Überblick hat und auf diesen administrative Aktionen ausüben kann. Speziell kann der Business Administrator Instanzen Pausieren, Fortsetzen oder Fehler beheben. Entsprechend zum Process Stakeholder kann der Business Administrator explizit sowie implizit, über den Process Stakeholder, definiert werden und auch mehrere Personen können gleichzeitig diesen Status im Prozess besitzen. 4.3 Logical People Groups Logical People Groups beschreiben Personen, Personengruppen und Mengen aus verschiedenen Personengruppen, welche in einer bestimmten Art und Weise auf einen Prozess bzw. dessen Instanz Einfluss nehmen können. Die Zuweisung der Personen zu den Benutzergruppen erfolgt auf verschiedene Wege. Zum einen kann die Zuweisung explizit über Literale erfolgen. Zum anderen kann man Logical People Groups aus anderen Logical People Groups zusammenführen oder per Anweisung implementieren. Abbildung 1 zeigt eine Zuweisung einzelner User zu einer Logical People Group. Die Benutzer werden hierfür selektiert und in die Gruppe "bpel4peopleauthors" kopiert. 4

7 Abbildung 1 - BPEL4People: Zuweisung von PeopleGroups 4.4 People Activity Die People Activity definiert den Gesamtumfang des Arbeitsbereiches einer Benutzeraktivität und die beinhalteten Interaktionen zwischen den Personen, sowie deren Tasks im Rahmen des BPEL4People-Prozesses bzw. zu anderen BPEL4People-WebServices.Ein Task hingegen stellt eine Aufgabe dar, die bearbeitet werden muss. Grundlegend beschreibt die People Activity den festgelegten Aktionsradius eines Benutzers des jeweiligen WebServices. Zudem werden Tasks definiert, welche, je nach Berechtigung, von bestimmten Personen bearbeitet werden können. Hier können auch Personengruppen, also Logical People Groups, anstelle einzelner Personen hinterlegt werden. Grundlegend können die People Activities in fünf verschiedene Arten untergliedert werden [Vgl. Abbildung 2]. Szenario 1 stellt einen Task - also eine zugewiesene abzuarbeitende Aufgabe einer People Activity - im Kontext einer People Activity eines BPEL4People-Prozesses dar. Es werden die Tasks als Inline Einheit betrachtet und können nur von den sie umfassenden People Activities bearbeitet werden. Szenario 2 und 3 beschreiben einen lokalen Task, welcher nicht mehr in einer People Activity definiert wird und somit nicht mehr auf diese beschränkt ist. Dies ermöglicht zugleich eine erhöhte Wiederverwendbarkeit (reusability) der definierten Tasks. Die Task in Szenario 2 ist im Rahmen des implementierten BPEL4People-Prozesses gebettet und kann, wie in Szenario 1 auch, nur von diesem angesteuert und benutzt werden. In Szenario 3 hingegen ist die Task nicht in den Prozess integriert und kann somit auch von anderen Prozessen mit berechtigter People Activity benutzt werden. Somit ist die Task in Szenario 3 auch prozessübergreifend von anderen in der BPEL4People Umgebung implementierten Prozesse aufrufbar. Szenario 4 und 5 stellen einen Remote-Task dar, welcher über eine in WSDL definierte Schnittstelle in einem anderen Web Service aufrufbar ist. Analog zu dem üblichen Vorgehen beim Aufruf eines WebServices mittels <invoke> im BPEL 2.0 5

8 Standard kann ein Task in einer BPEL4People-Umgebung angestoßen werden. Genauso greift man auch von einer People Activity aus einem BPEL4People-Prozess auf einen Task oder Prozess in einem anderen BPEL4People-Server über dessen WebService zu Abbildung 2 - BPEL4People: People Activity im Rahmen eines BPEL-Prozesses Abbildung 3 zeigt die verschiedenen Statusarten einer People Activity und Statusübergänge samt den assoziierten Triggern, sowie die Aktionen, die ausgelöst werden beim Eintreten der Ereignisse Zu Beginn initiiert der Prozess eine People Activity, welche einen Task aufruft. Zuvor hat diese den Status Inactive und bekommt durch den Aufruf den Status Running solange die Rückmeldung vom Task noch aussteht. Liefert der Task eine erfolgreiche Rückmeldung, so bekommt dieser den Status Completed. Meldet der Task sich nicht erfolgreich, sondern mit einem Fehler zurück, so wird der Status des Tasks auf Failed gesetzt und der Fehler in die aufrufende People Activity bzw. dessen Scope geschickt. Zum anderen kann in einem Task ein nicht behebbarer Fehler auftreten, mit dem die People Activity nicht erfolgreich beendet werden kann und dadurch einen nonrecoverableerror an das umschließende Scope schickt. Ein weiterer Status, welcher duch das Überspringen von Tasks erreicht werden kann, ist Obsolete. Ein anderer Fall tritt ein, wenn der aktuelle Scope beendet wird. In diesem Punkt werden die derzeit laufenden und betroffenen People Activities und Tasks sofort beendet und die Rückmeldungen ignoriert. Zudem kann ein Task nach einer bestimmten Zeit oder zu einem bestimmten Zeitpunkt ablaufen. auch in diesem Fall werden People Activity und Task umgehen beendet und die Standardfehlermeldung b4p:taskexpired an den Scope geschickt. Wird der gesamte BPEL4People-Prozess beendet, werden folglich auch alle People Activities und Tasks beendet. 6

9 Abbildung 3 - BPEL4People: Statusdiagramm People Activity 4.5 Scheduled Actions Zur Orchestrierung der Prozesse werden zwingend terminologische Implementierungen benötigt, welche den zeitlichen Ablauf der Tasks und Prozesse steuern. Hier seien zum einen die DeferActivation und Expiration genannt. Sie werden benutzt um geplante Aktivitäten zu setzen und automatisch zu starten. Die DeferActivation kennzeichnet einen Zeitraum oder eine zeitliche Distanz zwischen einem Event im Programmablauf des Prozesses und einem wohldefinierten Zeitpunkt in der Zukunft eines Prozesses. Ist der Zeitpunkt erreicht oder der Zeitraum verstrichen, bekommt der angesprochene oder aktuelle Prozess den Status Active. Analog zum DeferActivation liefert Expiration nach einem definierten Zeitraum oder Zeitpunkt den Status Expired zurück 4.6 Ausblick BPEL4People zählt derzeit noch nicht zu dem BPEL-Standard, obwohl es nicht von der Hand zu weisen ist, dass die 4People-Erweiterung im Rahmen aller Erweiterungen eine sehr starke Anwendung findet. Das Projekt BPEL4People wurde bereits bei der OASIS zur Standardisierung eingereicht. Bis Dato wurde aber noch kein Releasetermin für eine neue standardisierte BPEL-Version veröffentlicht. 7

10 5 II4BPEL 5.1 Allgemeines Information Integration for BPEL (II4BPEL) wurde 2005 von IBM entwickelt (siehe [II4BPEL]). Das zunächst unter dem Namen BPEL4SQL bekannte und entwickelte Plug-In stellt eine proprietäre Erweiterung des schon bestehenden BPEL dar. BPEL ist eine auf XML basierende Sprache zur Orchestrierung von Web Services. Mit II4BPEL können sehr schnell einzelne Inline-SQL-Befehle formuliert und somit - durch das Einbetten von SQL in den BPEL-Prozess - komplexe Prozessaktivitäten modelliert werden. Diese Prozessaktivitäten haben direkten Zugriff auf relationale Datenbanken. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Verständnis für den Ablauf der Datenbankzugriffe erleichtert wird und nun direkt aus dem Prozessdiagramm heraus ersichtlich ist. Zudem wird das Zugreifen mittels benutzerdefinierter Operationen, die auf die Informationsserver- Plattform der IBM zugreifen, mit II4BPEL ermöglicht. Die Datenbankzugriffe erfolgen hier in den Operationen, die auf dem Informationsserver definiert werden können. Dabei bleiben Datenbank- sowie Tabellendefinitionen und Datenursprung für den Geschäftsprozess verborgen. 5.2 Anwendung und Aufbau II4BPEL findet immer öfter Anwendung in Umgebungen, in denen einmalige SQL-Eingaben im Zusammenhang mit Workflows benutzt werden. Die BPEL-Erweiterung bringt vier neue Daten- Management-Aktivitäten mit sich und erweitert somit BPEL grundlegend im Bereich Modellierung von Prozessaktivitäten. Die erste neue Aktivität ist das SQL-Snippet. Dieses dient zur Ausführung von folgenden einfachen Aktionen einer relationalen Datenbank. Mittels des SQL-Snippets können SELECT-, INSERT-, UPDATE- und DELETE-Anweisungen formuliert werden. Wenn das Ergebnis einer SELECT-Anweisung mehr als eine Zeile umfasst, wird dieses in einer temporären Tabelle gespeichert. Ein Bezug zu dieser Tabelle wird durch den neuen Variablentyp tsetreference hergestellt. Eine weitere Neuerung ist die Aktivität Gruppe abrufen. Durch diese Aktion können Daten, die mittels tsetreference hergestellt wurden, in eine Prozessvariable namens 'tset' geladen werden. Zudem kann das Ergebnis, wenn gewünscht, weiter über zusätzliche SQL-Abfragen verfeinert werden. Die Aktivität Atomare SQL-Folge erlaubt eine Folge von einzelnen SQL-Abfragen, die zu einer SQL- Aktion zusammengefasst werden. Diese wird in einer Transaktion und nach dem FIFO Prinzip (First In First Out) ausgeführt. Ziel dieser SQL-Folge in einer Transaktion ist das Sicherstellen der Ausführung alle atomaren Befehle innerhalb einer TA. 8

11 Mit dem Informationsserver als neue Aktivität ist es möglich eine Prozesskomponente zu modellieren, welche direkt auf einen Informationsserver zugreift. Ein weiterer Vorteil der Erweiterung ist das Nutzen der SQL-spezifischen Vorteile auch in höheren BPEL-Ebenen sobald II4BPEL einmal in die BPEL-Umgebung eingebunden wurde. Alle zuvor genannten Aktivitäten sind Teil der Prozesstransaktion und stehen auf gleicher Ebene mit anderen Aktivitäten des Prozesses. Die in II4BPEL benutzten Transaktionen sind in der Ausführungszeit nach unten durch die Länge eines Teilprozesses begrenzt und werden nach oben durch Prozesslaufzeit begrenzt. Transaktionen mit langer Laufzeit unterliegen somit fast keiner Restriktion, da die Transaktion über mehrere Teilprozesse aufgeteilt werden kann. Bei kurzen Transaktionen wird die minimale Länge der Transaktionen durch die Teilprozessgrenzen definiert. In einem Kurzzeit-Prozess werden mehrere kurze Transaktionen zusammengefasst, bilden eine Einheit und werden ohne Unterbrechung ausgeführt. Prozesse mit langer Laufzeit hingegen sind unterbrechbar. Hier entspricht ein Teilprozess einer Transaktion. In Abbildung 4 wird das Zusammenspiel der einzelnen Komponenten von II4BPEL illustriert. Im Rahmen eines BPEL-Prozesses schickt die Information-Integration-Erweiterung einen SQL-Befehl, welcher z.b. als Snippet hinterlegt ist, an eine Datenbank (1.). Diese speichert das Ergebnis intern temporär in der Datenbank ab. Liefert die Abfrage mehr als eine Ergebniszeile, so wird automatisch eine temporäre Tabelle tset erstellt. In Schritt 2 liefert die Datenbank eine Referenz auf das Ergebnis der SQL-Abfrage zurück. Diese wird im Rahmen des BPEL-Prozesses weiterverarbeitet. "Lokaler Teilprozess" soll in diesem Kontext nur die Trennung der reinen BPEL-Komponenten im Ablauf von denen des II4BPEL verdeutlichen. Im weiteren Verlauf wird über eine zusätzliche SQL-Anweisung auf die SetReference zugegriffen (3.) und mit deren Hilfe die Daten aus der Datenbank in den Speicher des BPEL-Prozesses geschrieben (4.). Dabei entsteht das temporäre RetrieveSet. Darauffolgend schließt wieder ein lokaler Teilprozess an, der die gewonnenen Daten mit einer anderen Datenbank vergleicht. Dieser Prozess ist hier vereinfacht dargestellt und soll an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. Im Anschluss dessen erfolgt im Schritt 5 die Speicherung der ggf. aktualisierten Daten. An diesen Punkt endet die Interaktion der II4BPEL-Erweiterung als Teil eines BPEL-Prozesses, welcher nun mit den aus den Datenbanken gewonnenen Daten weiter arbeiten oder die Ergebnisse an einen anderen WebService schicken kann. 9

12 Abbildung 4 - II4BPEL: Ablauflogik Um den eben beschriebenen Prozess weiter zu vertiefen, wird im folgenden Kapitel an einem Beispiel illustriert, wie II4BPEL verwendet werden kann. 5.3 II4BPEL am Beispiel Im Folgenden wird das Beispiel aus [II4BPEL] benutzt und an diesem demonstriert, wie die Verwendung von II4BPEL in der Praxis aussieht. Der Beispielgeschäftsprozess zeigt die nun möglichen Verwendungen der Aktivitäten, die durch die Erweiterung des BPEL-Standards möglich sind. Das genannte Szenario wurde mit dem WebSphere Integration Developer (WID) von IBM realisiert und kann nach der Installation des "Information service activity"-plug-ins auf dem WID modelliert werden. In Abbildung 5 sieht man die Umsetzung des Beispielprozesses im Prozessdiagramm. Dies ist ein einfaches Mittel um den Ablauf des Prozesses auf eine simple visuelle Ebene zu reduzieren und somit leichter verständlich zu machen. Im Wesentlichen arbeitet der Beispielprozess im Kontext eines großen WebServices und verdeutlich hiermit nur einen Ausschnitt des komplexen Geschäftsprozesses. Dieses Beispiel beginnt damit, dass der II4BPEL-Prozess gestartet wird mit dem Aufruf die maximale Kunden-ID (MaxKdnID) zu bestimmen. Die Bestimmung der MaxKdnID wird durch ein SQL-Snippet realisiert [Vgl. Abbildung 6]. Danach wird eine neue MaxKdnID initialisiert und im Folgenden mit einer atomaren SQL-Folge [Vgl. Abbildung 6] ein neuer Kunde eingefügt. Anschließend werden alle Kunden via SQL-Snippet selektiert [Vgl. Abbildung 6], indem sie in eine temporäre KundenSet-Tabelle geladen werden. Aus dieser können die über die KundenSetReference im anschließenden Schritt abgerufen werden. Kunden Anzeigen erfolgt durch die Einbindung von Java in den BPEL-Prozess. Dieses ist ohne weiteres über die in BPEL definierten extension points möglich, wobei einmalig Java-Importe definiert werden müssen. 10

13 Abbildung 5 - II4BPEL: Prozessdiagramm Beispielprozess Abbildung 6 - II4BPEL: Informationsservice-Aktivitäten Abbildung 7 zeigt noch einmal Teile der einfachen Benutzeroberfläche des WID. Intuitiv können Ergebnismengenverweise (tsetreference), Datenquellen oder SQL-Anweisungen definiert werden. Abbildung 7 - II4BPEL: Details der Aktivität BestimmeMaxKdnID 5.4 Ausblick Abschließend gilt es noch einmal zu betonen, dass der Vorteil von II4BPEL klar in der einfachen implementierbarkeit der Inline-SQL-Befehle liegt. Diese können sehr schnell und unkompliziert formuliert werden. Zudem sind der Ablauf des Prozesses und dessen Datenbankzugriffe einfach im Prozessdiagramm nachzuvollziehen. II4BPEL ist als schnelle einfache Ergänzung des in IBM 11

14 WebSphere verwendeten BPEL-Dialektes zu sehen und sollte nicht als reiner Ersatz für eine Datenbankschnittstelle gesehen werden, sondern als Alternative zu einer Implementierung eines weiteren WebServices mit Datenbankanbindung. Schlussendlich bleibt zu erwähnen, dass auch diese Erweiterung nicht standardisiert ist und derzeit keine Informationen darüber vorliegen, ob diese in Zukunft angestrebt wird. 6 BPEL-J 6.1 Allgemeines BPEL for Java (BPELJ) wurde 2004 von IBM und BEA entwickelt. Ziel dieser Erweiterung ist es die Vorteile des "Programmierens" in BPEL programming in the large und des "Programmierens" in Java programming in the small in BPELJ zu vereinen [Vgl. BPELJ01]. BPELJ bildet neben dem BPEL 2.0 Standard und BPEL4People eine der wichtigsten Erweiterungen von BPEL. Mit ihr ist es nunmehr möglich weit reichende, also prozessübergreifende, komplexe und langfristig interagierende Prozesse zwischen WebServices zu implementieren. Ursprünglich ist diese Erweiterung aus dem Hintergrund entwickelt wurden, weil große Unternehmen (u.a. IBM, BEA - Vgl. [BPELJ02]) den Bedarf einer Java-fähigen Programmierumgebung im Geschäftsprozesskontext - wie es BPEL zu diesem Zeitpunkt noch nicht war - gesehen haben. Im Kern besteht BPELJ aus Java-Snippets, den aus BPEL bekannten Verfeinerungen der Conditions und Correlations, den Java Exceptions und den - BPEL4People ähnlichen - Scheduled Actions. Diese werden in den folgenden Abschnitten näher erläutert und an einem zentralen Beispiel erklärt. 6.2 BPELJ - ein Beispiel Im Folgenden wird eine Umsetzung einer BPELJ Implementierung vorgestellt (Vgl. [BPELJ01]). Abbildung 8 stellt einen BPELJ-Prozess dar, der in Verbindung mit anderen WebServices steht, um eine Preiskalkulation zu betreiben. Die weißen Objekte stellen reine WebServices dar. Die grauen Objekte hingegen symbolisieren BPELJ-Prozesse und das eine Graue mit der gestrichelten Umrandung stellt ein Java-Snippet dar. Zunächst wird der Beispiel-BPELJ-Prozess initiiert, indem er von einem externen WebService aufgerufen wird. Danach ruft der BPELJ-Prozess einen weiteren WebService Price Lookup auf. Liefert der aufgerufene Prozess ein Ergebnis zurück, so werden parallel 2 weitere Java-Prozesse gestartet, die zum einen die aktuelle Steuer und zum anderen das Disagio berechnen. Die Abbildung 8 zeigt hier nur exemplarisch 2 Prozesse. An dieser Stelle könnten auch noch mehr WebServices und Prozesse eingebunden werden, welches hier durch die offenen Linien links und rechts angedeutet ist. Sind die beiden Prozesse abgeschlossen, wird im eigentlichen BPELJ- 12

15 Prozess über ein Java-Snippet die Steuer berechnet. Nach dieser Berechnung wird die Preisanfrage gedruckt und das Ergebnis der Kalkulation an den anfragenden WebService geschickt. Abbildung 8 - BPELJ: Beispiel Preiskalkulation 6.3 Snippets Snippets sind kleine Ausdrücke oder Blöcke von Java-Code, die in den BPEL-Prozess eingebettet sind und in einer J2EE Umgebung lauffähig sind. Sie dienen in der Regel als Hülle für Snippet- Aktivitäten, zum Initialisieren von Variablen oder aber auch zum einfachen Zuweisen von Variablen etc. genutzt. Generell haben Snippets in BPELJ die Fähigkeit auf alle Variablen des jeweiligen Scopes zuzugreifen, welche als gängige Java-Variable deklariert sind. Ändert ein Snippet eine Variable, so geschieht dies am Ende der Aktivität des Snippets. Zudem unterscheidet man bei den Snippets zwischen zwei Arten. Zum einen die Snippet Activity, welche im Allgemeinen keinen Wert zurückliefert, sondern eher für Transformationen und zum Mapping verwendet wird. Dabei werden komplexere Funktionen, die auf eine Snippet Activity zugreifen, extern in anderen Services hinterlegt und greifen via partnerlinks auf diese zu. Hierbei ist zu beachten, dass auch BPEL-Variablen im Snippet benutzt werden können. Diese müssen lediglich innerhalb des Scopes eindeutig definiert sein, damit auch andere Prozesse oder Scopes darauf zugreifen können. Abbildung 9 zeigt ein in BPEL implementiertes Java-Snippet, wobei schön zu sehen ist, dass dieses zwei Variablen aus anderen BPEL Prozessen einbindet und mit ihnen rechnet. Dieses Snippet nutzt die importierten Daten aus anderen Prozessen und hinterlegt den berechneten Wert in der Variable salestax. 13

16 Abbildung 9 - BPELJ: Snippet Activity Zum anderen gibt es die Möglichkeit sogenannte Block Statements zu definieren. In ihnen werden explizit Rückgabe-Statements definiert, welche an den aufrufenden Prozess zurückgegeben werden. Abbildung 8 berechnet ebenfalls das Beispiel aus Abbildung 10. Der Unterschied hierbei ist lediglich eine explizite Angabe der Rückgabevariablen im Block Statement. Abbildung 10 - BPELJ: Snippet Statement Block Des Weiteren haben Snippets auch Zugriff auf in BPEL implementierte parnterlinks und correlations sets. 6.4 Conditions und Correlations Im Bereich der Conditions erweitert Java bzw. BPELJ die Möglichkeiten des BPEL-Standards in Sachen Komplexität. Conditions werden durch Snippets verfeinert und können zudem auf den Status des eingehenden Prozesses zugreifen. So ist es nunmehr möglich Conditions in Abhängigkeit zum Status zu implementieren. Correlations und Correlation Sets regeln das Zusammenspiel, die Interaktion und die Kommunikation zwischen WebServices. Correlation Sets enthalten Referenzen und Verknüpfungen der einzelnen Tasks der WebServices untereinander und zueinander. Durch sie ist es möglich die Tasks und Prozesse der einzelnen WebServices zu unterscheiden und zu orchestrieren. Die häufigste Verwendung von Snippets in BPELJ ist die Definition in Conditions. In Abbildung 11 wird verdeutlicht, wie eine Liste von Objekten von einer anderen Java-Komponente als java.util.collection eingelesen wird. Meist sind aber die angesprochenen Komponenten ganze WebServices und liefern möglicherweise ein XML-Dokument. Wenn allerdings Java-Komponenten benutzt werden ist es üblich, dass die aufgerufene Aktion eine Liste als Java Collection zurückgibt. Die folgende while-schleife ruft alle in der Liste enthaltenen Objekte prüft mittels iter.hasnext(), ob noch weitere Objekte in der Liste vorhanden sind. Desweiteren muss nicht explizit in der Condition gekennzeichnet sein, dass diese ein Java-Snippet enthält. Bei BPELJ geht man davon aus, dass alle 14

17 Ausdrücke in Java implementiert wurden, solange es nicht direkt mit dem BPEL Standard-Befehl expressionlanguage widerrufen wird. Abbildung 11 - BPELJ: Conditions 6.5 Scheduled Actions Die Scheduled Actions beschreiben in der Art und Weise, ähnlich den Scheduled Actions in BPEL4People, wie die zeitliche Komponente im BPELJ-Prozess integriert wird. Prinzipiell unterscheidet man in BPELJ zwei Arten von Scheduled Actions. Zum einen gibt es die Deadlines und zum anderen die Durations. Beide werden nicht mehr als Attribute deklariert, sondern als Elemente im Prozess selbst. Deadlines beschreiben in der Regel Zeitpunkte in der Zukunft des Prozesses zu denen ein bestimmtes Ereignis im Prozess getriggert wird. Dabei wird im Allgemeinen davon ausgegangen, dass ein Snippet einen Wert im Format des Objekttyps java.util.calendar zurückliefert. Durations hingegen signalisieren einen Zeitraum oder eine Zeitspanne, für die ein Prozess einen bestimmten Status hält oder nachdem er einen bestimmten Status bekommt und damit ggf. ein verbundenes Folgeereignis auslöst. Im Gegensatz zu der Deadline liefert Durations einen String des "duration type" des XML Schemas zurück. Im Allgemeinen werden nicht nur Snippets zur Deadline-/Duration-Realisierung benutzt. Es ist unter anderem auch üblich, die Elemente per bpelj:style="block" zu definieren. Hier ist allerdings zu beachten, dass der Statement-Block mit einem datentypkonformen Return endet. 6.6 Faults und Exceptions In BPELJ beschreiben Exceptions in Java implementierte Fehlermeldungen sowie deren Behandlung für auftretende Prozessfehler des definierten Scopes. Neben den im BPEL 2.0 Standard enthaltenen Exceptions können darüber hinaus Exceptions mit Java-Snippets explizit definiert werden, sowie auf reguläre Standard-Exceptions von Java zurückgegriffen werden. Abbildung 12 zeigt exemplarisch eine Exception die bei Auftreten des entsprechenden Fehlers (faults) angezeigt wird. 15

18 Abbildung 12 - BPELJ: Exceptions Auftretende Faults können somit im gesamten zuständigen Scope erfasst und bearbeitet werden. Ist zudem explizit keine Exception hinterlegt, wird versucht eine standardisierte Java-Exception zu benutzen. Sollte dies auch nicht möglich sein, wird der Fehler an den Fault-Handler des hierarchisch darüber liegenden Prozess vermittelt. 6.7 Ausblick Auch BPELJ stellt, als einer der ältesten Erweiterungen im BPEL-Umfeld, eine weitere nicht standardisierte Ergänzung des BPEL-Standards dar. Auf Grund der verbreiteten Anwendung der BPEL- Erweiterung wird BPELJ als inoffizieller Teil des BPEL-Standards gesehen. Darauf lässt es sich auch zurückführen, dass von oft von den 3 aktiven Teilen des Standards gesprochen wird, welcher neben BPELJ, auch abstrakte sowie ausführbare Geschäftsprozesse, beinhaltet. 16

19 7 Ausblick Die Service-orientierte Architektur ermöglicht eine technologieneutrale IT-Architektur mit Servicecharakter. Die Basis der Service-orientierten Architektur bilden die Services, durch die eine Trennung der Geschäftslogik und Ablauflogik möglich wird. Zudem ergibt sich durch die Service Orchestrierung die Option weitere Services in eine definierte Ablaufreihenfolge zu bringen. Autonomie, Wiederverwendbarkeit und eine Erkennung anderer Services über eine "lose Kopplung" sind weitere Merkmale von Services. Derzeit sind WebServices ein adäquates Mittel zur Definition und Implementierung von Services. Zurzeit eignet sich zur Implementierung von Geschäftsprozessen BPEL eher als ein zustandsloses WSDL-Konstrukt oder eine BPMN-Umsetzung (Business Process Modelling Notation). Im Gesamtkonzept besteht BPEL aus zwei standardisierten 5 und zwei noch nicht im Standard erfassten Komponenten, der BPEL4People und BPELJ. BPEL4People erweitert das sich zurzeit in der Version 2.0 befindliche BPEL um rollenbasierte menschliche Interaktion in und zwischen den WebServices. BPELJ stellt eine Java-Erweiterung dar, mit der Java-Komponenten in einen BPEL- Service integriert werden. Ferner wurde auch eine Erweiterung entwickelt, um die Zugriffe auf Datenbanken einfacher und schneller zu gestalten (II4BPEL). Zusätzlich zu den genannten Erweiterungen und den Möglichkeiten des BPEL ermöglicht die BPMN das Modellieren von Geschäftsprozessen in einem festgelegten Standard. Der aktuelle BPEL- Standard befindet sich seit April 2007 in der Version "WS-BPEL 2.0". Dieser wurde von der OASIS standardisiert. Nachfolgende und nicht von der OASIS zur Standardisierung eingereichte, aber auf BPEL 2.0 aufbauende Erweiterungen sind BPEL4SWS (BPEL for Semantic WebServices - Vgl. []) und sbpel (Semantic BPEL - Vgl. []). Weitere praxisrelevante Erweiterungen sind BPEL-SPE (siehe []), AO4BPEL (siehe []) und BPEL4Chor (siehe []). Zudem existieren noch viele kleinere Erweiterungen, welche meist im Rahmen von Hochschulprojekten entstanden sind und in der Praxis kaum eine Bedeutung haben. Abschließend bleibt zu bemerken, dass in der Entwicklung der letzten Erweiterungen (BPEL4SWS und sbpel - v1.0 Release 2008) für BPEL ein deutlicher Trend zurück zum abstrakten Gestalten der Geschäftsprozesse zu erkennen ist. Dies erweckt den Anschein einer Rückführung der komplexen Programmimplementierungen zu einer Geschäftsprozessgestaltung auf einer höheren semantischen Abstraktionsebene. 5 Den abstrakten und ausführbaren Geschäftsprozessen 17

20 Literaturverzeichnis [ICSOC] George Feuerlicht, Winfried Lamersdorf: Service-Oriented Computing - ICSOC 2008 Workshops, Revised Selected Papers - Springer Australia, December 2008 [BPEL4P01] M. Kloppmann, D. König, F. Leymann, G. Pfau, A. Rickayzen, C. v. Riegen, P. Schmidt, I. Trickovic: WS-BPEL Extension for People - BPEL4People, IBM developerworks website, [BPEL4P02] M. Kloppmann, D. König, F. Leymann, G. Pfau, A. Rickayzen, C. v. Riegen, P. Schmidt, I. Trickovic: WS-BPEL Extension for People BPEL4People (A Joint White Paper by IBM and SAP): https://www.sdn.sap.com/irj/servlet/prt/portal/prtroot/com.sap.km.cm.docs/library/standard s-and-open-source/standards/languages%20for%20defining%20business%20semantics/ws- BPEL%20Extension%20for%20People.pdf [BPELJ01] M. Blow, Y. Goland, M. Kloppmann, F. Leymann, G. Pfau, D. Roller, M. Rowley: BPELJ: BPEL for Java technology (BPELJ), IBM developerworks website, [BPELJ02] Howard Smith: Enough is enough in the field of BPM - A response to BPELJ, [BPEL-SPE] M. Kloppmann, D. König, F. Leymann, G. Pfau, A. Rickayzen, C. v. Riegen, P. Schmidt, I. Trickovic: WS-BPE Extention for Sub-processes - BPEL-SPE, IBM developerworks website, [II4BPEL] M. Reck: BPEL++: II4BPEL mit WebShere, JavaSpektrum Ausgabe: 03/2007, [BPELSQL] Matthias Böhm: Einsatz von WSBPEL 2.0 zur Beschreibung komplexer Nachrichtentransformationen, dargestellt am Beispiel von TransConnect, [SBPEL01] A. Carenini, J. Nitzsche, T. v. Lessen: Semantics Utilised for Process management within and between EnteRprises, [SBPEL02] D. Karastoyanova, T. v. Lessen, F. Leymann, J. Nitzsche, D. Wutke: WS-BPEL Extension for Semantic Web Services (BPEL4SWS), ftp://ftp.informatik.unistuttgart.de/pub/library/ncstrl.ustuttgart_fi/tr /tr pdf [AOBPEL] A.Charfi, M. Mezini: AO4BPEL: An aspect-oriented Extension to BPEL [BPELCH] G.Decker, O. Kopp, F. Leymann, M. Weske: BPEL4Chor: Extending BPEL for Modeling Choreographies, III

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